如何通過W5500開發(fā)板控制外接燈帶的亮度

該實驗采用W5500開發(fā)板通過上位機(jī)向開發(fā)板發(fā)送命令來控制外接燈帶的亮度；主要的過程如下：

1 實驗?zāi)康?/h2>

上位機(jī)通過串口發(fā)送格式為：“redbrightness，greenbrightness，bluebrightness”的字符串到MCU。MCU將數(shù)字轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的亮度。

2 實驗總體設(shè)計

實驗主要分兩個部分：PWM配置以及串口通信配置。整個實驗的難點(diǎn)在于ASCII碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字的過程。

3 PWM產(chǎn)生原理

通用定時器可以利用GPIO引腳進(jìn)行脈沖輸出。要使STM32的通用定時器TIMx產(chǎn)生PWM輸出，需要用到3個寄存器。分別是：捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1/2）、捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）、捕獲/比較寄存器（TIMx_CCR1~4）。（注意，還有個TIMx的ARR寄存器是用來控制pwm的輸出頻率）。

對于捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1/2），該寄存器總共有2個，TIMx _CCMR1和TIMx _CCMR2。TIMx_CCMR1控制CH1和2，而TIMx_CCMR2控制CH3和4。其次是捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER），該寄存器控制著各個輸入輸出通道的開關(guān)。

最后是捕獲/比較寄存器（TIMx_CCR1~4），該寄存器總共有4個，對應(yīng)4個輸通道CH1~4。4個寄存器作用相近，都是用來設(shè)置pwm的占空比的。例如，若配置脈沖計數(shù)器TIMx_CNT為向上計數(shù)，而重載寄存器TIMx_ARR被配置為N，即TIMx_CNT的當(dāng)前計數(shù)值數(shù)值X在TIMxCLK時鐘源的驅(qū)動下不斷累加，當(dāng)TIMx_CNT的數(shù)值X大于N時，會重置TIMx_CNT數(shù)值為0重新計數(shù)。而在TIMxCNT計數(shù)的同時，TIMxCNT的計數(shù)值X會與比較寄存器TIMx_CCR預(yù)先存儲了的數(shù)值A(chǔ)進(jìn)行比較，當(dāng)脈沖計數(shù)器TIMx_CNT的數(shù)值X小于比較寄存器TIMx_CCR的值A(chǔ)時，輸出高電平（或低電平），相反地，當(dāng)脈沖計數(shù)器的數(shù)值X大于或等于比較寄存器的值A(chǔ)時，輸出低電平（或高電平）。如此循環(huán)，得到的輸出脈沖周期就為重載寄存器TIMx_ARR存儲的數(shù)值（N+1）乘以觸發(fā)脈沖的時鐘周期，其脈沖寬度則為比較寄存器TIMx_CCR的值A(chǔ)乘以觸發(fā)脈沖的時鐘周期，即輸出PWM的占空比為A/（N+1） 。

4 PWM配置步驟

4.1 配置GPIO

void LED_Config（void）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）;//開啟復(fù)用時鐘

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED_RED| LED_BLUE | LED_GREEN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init（GPIOC， &GPIO_InitStructure）;

GPIO_SetBits（GPIOC， LED_RED | LED_BLUE | LED_GREEN）;

}

4.2 配置定時器

void TIMER_Config（void）

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_BaseInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_TIM3， ENABLE）;

GPIO_PinRemapConfig（GPIO_FullRemap_TIM3， ENABLE）;

TIM_BaseInitStructure.TIM_Period = 255;

TIM_BaseInitStructure.TIM_Prescaler = 0;

TIM_BaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

TIM_BaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInit（TIM3， &TIM_BaseInitStructure）;

TIM_ARRPreloadConfig（TIM3， ENABLE）;

TIM_Cmd（TIM3， ENABLE）;

}

4.3 配置PWM

void PWM_Config（void）

{

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;

TIM_OCStructInit（&TIM_OCInitStructure）;

TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //選擇模式1

TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low //極性為高電平有效

TIM_OC2Init（TIM3， &TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC3Init（TIM3， &TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC4Init（TIM3， &TIM_OCInitStructure）;

TIM_OC2PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_OC3PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_OC4PreloadConfig（TIM3，TIM_OCPreload_Enable）;

TIM_CtrlPWMOutputs（TIM3，ENABLE）;

}

4.4 小結(jié)

PWM模式1：

在向上計數(shù)時，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時通道1為無效電平（OC1REF=0），否則為有效電平（OC1REF=1）。

PWM模式2：

在向上計數(shù)時，一旦TIMx_CNTTIMx_CCR1時通道1為有效電平，否則為無效電平。

同時輸出的有效點(diǎn)評還與極性配置有關(guān)：

TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

此配置是高電平為有效電平，反之亦然。

5 UART配置步驟

5.1 配置UART1以及對應(yīng)的GPIO

void Usart_Config（uint32_t BaudRate）

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA， ENABLE）;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;

USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_Init（USART_PC， &USART_InitStructure）;

USART_ITConfig（USART_PC， USART_IT_RXNE， ENABLE）; //開啟串口接收中斷

USART_ITConfig（USART_PC， USART_IT_IDLE， ENABLE）; //開啟串口接收中斷

USART_Cmd（USART_PC， ENABLE）;

}

5.2 配置中斷

void NVIC_Configuration（void）

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_0）;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;

}

5.3 中斷函數(shù)

void USART1_IRQHandler（void）

{

uint8_t clear = clear;

if（USART_GetITStatus（USART1， USART_IT_RXNE） ！= RESET）

{

USART_ClearITPendingBit（USART1， USART_IT_RXNE）;

RxBuffer［RxCounter++］ = USART_ReceiveData（USART1）;

}

else if（USART_GetITStatus（USART1， USART_IT_IDLE） ！= RESET）

{

clear = USART1-》SR;

clear = USART1-》DR; //先讀SR再讀DR，為了清除IDLE中斷

RxNumber = RxCounter;

RxCounter = 0; //計數(shù)清零

IDLE_Flag = 1; //標(biāo)記接收到一幀的數(shù)據(jù)

}

}

5.4 小結(jié)

STM32單片機(jī)可以實現(xiàn)接收不定長度字節(jié)數(shù)據(jù)。由于STM32單片機(jī)帶IDLE中斷，利用這個中斷，可以接收不定長字節(jié)的數(shù)據(jù)。由于STM32屬于ARM單片機(jī)，所以這篇文章的方法也適合其他的ARM單片機(jī)。

IDLE就是串口收到一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)生的中斷。比如說給單片機(jī)一次發(fā)來1個字節(jié)，或者一次發(fā)來8個字節(jié)，這些一次發(fā)來的數(shù)據(jù)，就稱為一幀數(shù)據(jù)，也可以叫做一包數(shù)據(jù)。 一幀數(shù)據(jù)結(jié)束后，就會產(chǎn)生IDLE中斷。這個中斷十分有用，可以省去了好多判斷的麻煩。

6 ASCII碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

6.1 實現(xiàn)步驟：

while（RxBuffer［i］ ！= ‘，’）{ i++; len++;}//如果不為‘，’長度加1

for（j=i-len; j

value = RxBuffer［j］&0x0f; //將ascii碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

pwm_red += value * Power（len-1）;

len--;

}

i++;

len = 0;

while（RxBuffer［i］ ！= ‘，’）{ i++; len++;}

for（j=i-len; j

value = RxBuffer［j］&0x0f; //將ascii碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

pwm_green += value * Power（len-1）;

len--;

}

i++;

len = 0;

while（RxBuffer［i］ ！= ‘\0’）{ i++; len++;}

for（j=i-len; j

value = RxBuffer［j］&0x0f; //將ascii碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字

pwm_blue += value * Power（len-1）;

len--;

}

RedOutput（pwm_red）;

GreenOutput（pwm_green）;

BlueOutput（pwm_blue）;

pwm_red = 0;

pwm_green = 0;

pwm_blue = 0;

for（i=0; i《11; i++） RxBuffer［i］ = NULL;//清除數(shù)組

i = 0;

len = 0;

}

}

}

6.2 10的n次方函數(shù)

uint8_t Power（uint8_t pow）

{

uint8_t i;

uint8_t sum = 1;

for（i=0; i

return sum;

}